刘双营，李军华，徐艳峰，史晓慧，李升高

（山东省永信非织造材料有限公司，山东 济南250200）

甲壳素（Chitin）从其研究开发到利用虽然不到30年时间，但凭借其优良的抗菌抑菌性、生物环保可降解、无毒害性能，已经广泛应用于食品、化工、环保、医药等领域。甲壳素纤维作为一种新型纤维，由于其本身可纺性差，在纺织领域的应用大多是与棉、粘胶等纤维混合加工，以提高其可纺性，但是混纺产品限制了甲壳素在医疗卫生领域拓展。目前在纯纺制品方面开发较少，特别是纯甲壳素在梳理机上的成网技术是一道门坎。我公司对纯甲壳素纤维在梳理机上的应用进行了深入研究与实践，克服了纤网抱合力差、转移困难、成网均匀性差的技术难题，在水刺生产线上成功开发了纯甲壳素水刺非织造布，并实现了规模化生产，为其在人工皮肤、人体医用仿生材料等方面的应用提供了参考。

1 纯甲壳素纤维梳理成网前的准备

1.1 甲壳素纤维的特性分析

甲壳素是一种天然生物高聚物，采用先进工艺，经过脱乙酰基处理、湿法纺丝、凝固拉伸干燥处理等工艺加工而成为纤维。甲壳素纤维为皮芯结构，自然卷曲数量极少，表面光滑，纤维间抱合力较差，同时与棉纤维、水刺专用高清洁粘胶纤维相比，具有线密度大、强度低、质脆而硬等特点，因而决定了纯甲壳素纤维开松梳理工艺复杂性，梳理成网的可连续性低，纺织加工困难。在甲壳素纤维大分子中含有活泼的氨基，而纤维素纤维大分子中只含有羟基，氨基的活性大于羟基，故甲壳素纤维具有很好的亲水性和很高的吸放湿性，其平衡回潮率一般在12%～16%之间。三种纤维特性对比见表1。

表1 三种纤维特性对比

1.2 甲壳素纤维的调湿准备

甲壳素纤维具有较高的吸湿和放湿性，受外界环境温湿度变化的敏感性较大。在较高的回潮率时，甲壳素纤维间的分子距离增大，纤维间的硬度和脆度降低，使纤维的柔软性大为改善。在水刺生产线第一道开清工序中，受管道快速气流影响纤维放湿较快，而要保持梳理时一定的回潮率，因而原料抓取前首先要经过喷雾加湿，让纤维充分吸湿，加湿比例约0.5%～1%；同时提高开松梳理区的相对湿度，需要达到70%～80%。以上措施可以提高纤维间的抱合力，减少开松梳理过程中纤维的损伤，同时可降低梳理针布表面和纤维间摩擦或纤维间的相互摩擦，消除静电，为提高梳理可纺性创建前提。

1.3 甲壳素纤维梳理成网前的开松与混合

针对纯甲壳素纤维强力低、弹性差、比重大等特点，在开清工序中，采用快速速针帘自由开松、适度梳针打手握持开松打击等工艺措施，确保纤维有效充分开松，减少纤维损伤，保持纤维弹性，同时避免了因高回潮纤维缠打手、挂花等问题。

2 纯甲壳素纤维的梳理成网技术

梳理工序是整个水刺生产流程中的关键工序，是控制产品质量的重要环节。我们从金属针布选型、工艺优化、设备维护、操作规范方面着手，实现了纯甲壳素纤维顺利转移、均匀成网，为后工序水刺加固、烘干卷绕成型奠定了基础。

2.1 针布配置

在现代宽幅高产梳理机上，针布扮演了重要角色，决定着出网质量。开松、分梳、转移、凝聚、牵伸、剥取、杂乱等这些功能都需通过不同类型的针布来完成，其中锡林、工作辊、道夫是关系到梳理质量、成网转移的关键。甲壳素纤维表面光滑、卷曲率低、初始模量大、强力低、纤维间抱合力差，能在2.5m幅宽的梳理机上均匀成网，针布的选择尤为关键，经过多次试验、实践，最终我们选用了TCC针布，并在齿密、工作角、齿形方面做了较大改变，齿密具体情况如表2所示。

表2 TCC针布配置

原机配置针布在生产过程中，存在梳理度不够、纤维漂浮、针布抓取能力不足、道夫转移困难、纤网云斑较多等问题。为此我们提高了锡林、工作辊、道夫等的齿密，工作辊采用渐密的组合方式，同时锡林工作角由80°调整为78°，这些措施的实施，大大提高了针布对甲壳素纤维的分梳能力、抓取握持能力，纤维漂浮现象消失，对薄克重的产品网面改善尤为明显，且锡林横向密度的提高，有效地降低了纤维的损伤。要实现甲壳素纤维的转移，必须克服纤维光滑、抱合力差等缺点，道夫的转移能力必须相对较高，因此在道夫齿形方面我们采用转移能力高的鹰嘴齿形，同时采用横纹设计，实现了纤网的顺利转移。此外，道夫的齿深达到2.5mm，有利于锡林与道夫间的气流排泄，更有利于纤网的均匀度。

2.2 优化梳理工艺

从梳理的角度来说，锡林的速度越快越好，但速度越高对锡林本身动平衡要求越高，同时大大损伤纤维，造成梳理区气流不稳，纤维扭搓缠结，增加棉结。甲壳素纤维本身就脆、硬，明显不适合高速强分梳，同时该纤维线密度大、抱合力小，高速气流将纤维抛出，易于在漏底区集结，造成纤网均匀度极差。另外高速锡林表面在与道夫三角区锡林弧板口处形成负压，将道夫上转移的纤网又回抽至锡林，不能实现顺利转移，为此我们将锡林速度降至650m／min以下，道夫速度控制在60 m／min以下，减少纤维间滑移，实现了纤网的顺利转移。为增加因降低锡林速度所造成的梳理度降低，将工作辊与锡林速度之比由1∶10增大为1∶12，增强分梳能力。

同时，我们针对甲壳素纤维的特性，在梳理机锡林与工作辊隔距的校准、给棉量的控制、各传动辊间的牵伸、气压棉箱压力设计等方面做了较大的改进，便于提高成网均匀性，使其连续成网并有效转移。

2.3 做好设备维护 规范操作基础工作

为使纯甲壳素纤维能够在2.5m幅宽的梳理机顺利成网，并规模生产，对设备的维护需要系统化。我们制定了周期维修计划、建立设备履历表、并采取定期检查修复倒针、复核隔距、根据NDC在线克重检测及时调整棉箱大小等措施，使梳理的均匀性得到有效控制。针对甲壳素纤维缠结差、纤维易飘移、飞花多，易缠轴头、挂花等问题，在机台清洁、针布刷针、挂花清理等方面我们制订了详细的定期巡回检查清洁制度，规范了操作，保证了产品质量的稳定性。

3 结语

在梳理机上实现纯甲壳素纤维均匀成网，需要很多改进与控制。我公司从分析研究甲壳素纤维性能着手，在针布配置、工艺设计、设备维护、规范操作、产前调湿等方面，采取了多项控制措施，始终坚持设备维护是质量稳定的基础、工艺优化是提高质量的手段、器材配置是改善质量的途径、规范操作是减少偶发疵点的保证、环境控制是影响生产效率的因素，通过大量试验、实践，最终实现了纯甲壳素纤维在梳理机上的连续均匀成网，为纯甲壳素纤维水刺非织造布的规模生产解决了重要难题。目前我公司已经为多个生物医疗卫生单位、科研院所批量提供纯甲壳素水刺非织造布，大大拓展了甲壳素纤维在医疗卫生领域的应用范围。

［1］李岳.甲壳素纤维性能与纺纱工艺研究［J］.山东纺织科技，2009，50（5）：32—33.

［2］李志云.甲壳素丝束后处理设备的设计［J］.山东纺织科技，2009，50（6）：25—26.